DE102004034830A1 - Deflection roll - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Biegeausgleichswalze mit einem umlaufenden Walzenmantel, einem den Walzenmantel axial durchsetzenden drehfesten Joch und wenigstens einer zwischen dem Joch und dem Walzenmantel angeordneten hydrostatischen Stützquelle, die auf ihrer dem Walzenmantel zugewandten Seite wenigstens eine Öltasche aufweist, die über wenigstens eine erste Drosselstelle mit dem Druckraum der Stützquelle in Verbindung steht.The The invention relates to a bending compensating roll having a peripheral Roll shell, a roll jacket axially passing through a rotationally fixed yoke and at least one disposed between the yoke and the roll shell hydrostatic source of support, the on its side facing the roll shell at least one oil bag that has over at least one first throttle point with the pressure chamber of the support source communicates.
In solchen Biegeausgleichswalzen kommen Stützquellen zum Einsatz, die durch eine Versorgungsleitung mit Öldruck beaufschlagt werden. Dieser Öldruck presst die Stützquelle gegen den rotierenden Walzenmantel. Da die Kolbenfläche der Stützquelle kleiner ist als die zum Walzenmantel weisende Taschenfläche, stellt sich ein geringerer Taschenöldruck ein. Die Druckdifferenz zwischen Kolbendruck und Taschendruck bestimmt den Volumenstrom, der über die Kapillaren fließt, die zwischen die Taschenfläche und die Kolbenfläche geschaltet sind. Somit stellt sich in Abhängigkeit vom Kolbendruck der Volumenstrom an einer Stützquelle ein.In Such bending compensating rollers are used for supporting sources which be acted upon by a supply line with oil pressure. This oil pressure presses the support source against the rotating roll shell. Since the piston surface of the support source is smaller than the roller shell facing pocket surface, provides a lesser pocket oil pressure one. The pressure difference between piston pressure and pocket pressure determined the volume flow over the capillaries are flowing, the between the pocket area and the piston surface are switched. Thus, depending on the piston pressure of Volume flow at a support source one.
Zur individuellen Profilkorrektur der durch den Walzenspalt laufenden Warenbahn werden die Stützquellen einzeln mit einem Öldruck beaufschlagt. Die Höhe der Öldrücke wird über eine Online-Profildickenmessung der Warenbahn geregelt. In Abhängigkeit von den notwendigen Profilkorrekturen kann es nun aber zu großen Öldruckdifferenzen an den Stützquellen kommen (z.B. 3,5 bis 90 bar von Stützquelle zu Stützquelle).to individual profile correction of the current through the nip Goods are the sources of support individually with an oil pressure applied. The height the oil pressures is over a Online profile thickness measurement of the web regulated. Dependent on from the necessary profile corrections, it can now but to large oil pressure differences at the sources of support (e.g., 3.5 to 90 bar from source to source).
Dies führt, wie bereits erwähnt, zu Volumenstromdifferenzen an den Stützquellen. Zwischen dem rotierenden Walzenmantel und den Stützquellen entsteht durch die Ölscherung in Abhängigkeit von der Mantelgeschwindigkeit und der Ölspalthöhe, die wieder vom Volumenstrom, der Öltemperatur und dem Taschendruck abhängig ist, Reibung. Durch die großen Druckunterschiede entsteht somit von einer zur anderen Stützquelle eine unterschiedlich hohe Reibleistung, die sich in Temperaturdifferenzen am Walzenmantel auswirkt. Diese Temperaturdifferenzen haben wiederum eine Auswirkung auf die Form des Walzenmantels und somit einen Rückkopplungseffekt auf das erzeugende Streckenlastprofil der Biegeausgleichswalze.This leads, As already mentioned, to volume flow differences at the support sources. Between the rotating Roll shell and the support sources is caused by the oil shear dependent on of the shell velocity and the oil gap height, again from the volume flow, the oil temperature and the pocket pressure is, friction. By the big ones Pressure differences thus arises from one source to another a different level of friction, resulting in temperature differences on the roll shell. These temperature differences have in turn an effect on the shape of the roll shell and thus a feedback effect on the generating line load profile of the bending compensating roll.
Da sich bei einer Druckentlastung an einer Stützquelle der geringere Volumenstrom einstellt, ergibt sich an dieser Stützquelle trotz betragsmäßig geringerer Reibleistung als bei hohen Drücken eine höhere Temperatur. Eine höhere Temperatur führt nun aber zu einer Ausdehnung des Walzenmantels, die sich in einer Streckenlasterhöhung im Walzenspalt auswirkt. Die betreffende Temperaturentwicklung äußerst sich also gegenläufig zur gewünschten Druckentlastung und ist somit unerwünscht. In Einzelfällen kann sie sogar zu einer Instabilität des Regelverhaltens führen.There at a pressure relief at a support source, the lower flow rate adjusts, results in this support source despite lower in amount Frictional loss as at high pressures a higher one Temperature. A higher one Temperature leads but now to an extension of the roll shell, which is in a Line load increase in the nip. The relevant temperature development extremely so in opposite directions to the desired Pressure relief and is therefore undesirable. In individual cases can it even causes instability lead the control behavior.
Bisher war es allgemein üblich, die Temperaturentwicklung an den Stützquellen durch einen separaten Kühlstrom zu begrenzen, der in den Innenraum der Walze geleitet wird. Hierzu wurde ein Volumenstrom geringer Temperatur, dessen Menge über die Rücklauftemperatur der Walze geregelt wird, über Düsen im Walzeninnenraum verteilt. Durch diese Verteilung wird jeder Stützquelle die gleiche Menge Kühlöl zugeführt. Durch die oben beschriebenen Volumenstromdifferenzen stellen sich trotz der zugeführten Kühlölmenge unterschiedliche Temperaturen an den Stützquellen ein. Die sich einstellende Mischtemperatur im Walzeninneren entspricht in etwa der örtlichen Rücklauftemperatur.So far it was common practice the temperature development at the support sources by a separate cooling flow to limit, which is passed into the interior of the roller. For this was a low temperature volume flow, the amount of which over the Return temperature the roller is controlled by nozzles in the roller interior distributed. Through this distribution, each support source is supplied with the same amount of cooling oil. By the volume flow differences described above are in spite of the supplied Cooling oil amount different Temperatures at the sources of support. The self-adjusting mixing temperature in the roll interior corresponds in about the local Return temperature.
Die sich einstellenden örtlichen Rücklauftemperaturen zeigen mit kleiner werdenden Kühlölströmen eine steigende Temperaturdifferenz zwischen einer hochbelasteten und niedrigbelasteten Stützquelle. Diese Temperaturdifferenz wird sich maßgeblich auf die Form des rotierenden Walzenmantels auswirken.The settling local Return temperatures show with decreasing cooling oil flows one increasing temperature difference between a highly loaded and low loaded source of support. This temperature difference will significantly affect the shape of the rotating Impact roll jacket.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Biegeausgleichswalze der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind.Of the Invention is based on the object, an improved bending compensating roll of the type mentioned above, in which the aforementioned Disadvantages are eliminated.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Biegeausgleichswalze mit einem umlaufenden Walzenmantel, einem den Walzenmantel axial durchsetzenden drehfesten Joch und wenigstens einer zwischen dem Joch und dem Walzenmantel angeordneten hydrostatischen Stützquelle, die auf ihrer dem Walzenmantel zugewandten Seite wenigstens eine Öltasche aufweist, die über wenigstens eine erste Drosselstelle mit dem Druckraum der Stützquelle in Verbindung steht, wobei die Stützquelle zumindest teilweise mit einem elektrorheologischen Fluid (ERF) und/oder Ferrofluid betrieben ist, dessen Viskosität über ein elektrisches bzw. magnetisches Feld variierbar ist, und wobei die Öltasche über wenigstens eine zur ersten Drosselstelle parallele zweite Drosselstelle mit dem Druck raum in Verbindung steht und der durch die zweite Drosselstelle fließende zusätzliche Volumenstrom über ein die Viskosität des elektrorheologischen Fluids (ERF) bzw. Ferrofluids beeinflussendes Feld variierbar ist.According to the invention this object is achieved by a bending compensating roll with a rotating roll shell, a roll jacket axially passing through the non-rotatable yoke and at least one arranged between the yoke and the roll shell hydrostatic support source having on its side facing the roll shell at least one oil pocket over at least a first Throttle is in communication with the pressure chamber of the support source, wherein the support source is at least partially operated with an electrorheological fluid (ERF) and / or ferrofluid whose viscosity is variable via an electric or magnetic field, and wherein the oil pouch over at least one of the first Throttle parallel second throttle Le is in communication with the pressure chamber and the flowing through the second throttle additional volume flow over a viscosity of the electrorheological fluid (ERF) or ferrofluid influencing field is variable.
Aufgrund dieser Ausbildung kann also der durch die zweite Drosselstelle fließende zusätzliche Volumenstrom für eine gewünschte Temperierung entsprechend variiert werden. Unerwünschte Temperatureinflüsse können so unterdrückt bzw. kompensiert werden. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass sich die Fließeigenschaft bzw. Viskosität eines elektrorheologischen Fluids oder Ferrofluids unter dem Einfluss eines elektrischen bzw. magnetischen Feldes ändert, d.h. beispielsweise ein Volumenstrom durch Veränderung des betreffenden Feldes variiert werden kann.by virtue of This training can therefore the flowing through the second throttle additional volume flow for one desired Temperature control can be varied accordingly. Unwanted temperature influences can do so repressed or be compensated. The fact is exploited that the flow characteristic or viscosity an electrorheological fluid or ferrofluid under the influence of an electric or magnetic field, i. for example a volume flow through change of the field in question can be varied.
Unter dem Einfluss des betreffenden Feldes können die Fließeigenschaften der elektrorheologischen Fluide (ERF) bzw. Ferrofluide stufenlos und reversibel verändert werden. Bei den heute verfügbaren ER-Flüssigkeiten handelt es sich insbesondere um Siliconöl, in dem Polyurethanpartikel dispergiert sind. Mit zunehmender elektrischer Spannung bzw. Feldstärke nimmt die scheinbare Viskosität der ERF im Feld zu und der Volumenstrom ab. Die Eigenschaften eines elektrorheologischen Fluids (ERF) bzw. Ferrofluids erlauben also beispielsweise eine relativ einfache, schnelle und stets ausfallsichere Volumenstromregelung. Darüber hinaus ist über eine entsprechende Variation der Viskosität des elektrorheologischen Fluids bzw. Ferrofluids insbesondere auch eine Stützquellen-Druckregelung denkbar. Zudem können gezielt bestimmte Dämpfungseigenschaften an der Stützquelle realisiert oder auch das Führungsverhalten des Walzenmantels gezielt beeinflusst werden.Under The influence of the relevant field can affect the flow properties the electrorheological fluids (ERF) or ferrofluids continuously and reversibly changed become. At the today available ER fluids it is in particular silicone oil, in the polyurethane particles are dispersed. With increasing electrical voltage or field strength decreases the apparent viscosity the ERF in the field too and the volumetric flow off. The properties of a electrorheological fluid (ERF) or ferrofluids thus allow For example, a relatively simple, fast and always fail-safe Flow control. About that beyond is over a corresponding variation in the viscosity of the electrorheological Fluids or ferrofluids in particular also a support source pressure control conceivable. In addition, you can targeted specific damping properties at the source of support realized or even the leadership behavior the roll shell can be influenced in a targeted manner.
Bevorzugt ist der durch die zweite Drosselstelle fließende zusätzliche Volumenstrom über das betreffende Feld in Abhängigkeit vom Druck im Druckraum variierbar.Prefers is the flowing through the second throttle additional volume flow over the relevant Field in dependence variable by the pressure in the pressure chamber.
Dabei ist der durch die zweite Drosselstelle fließende zusätzliche Volumenstrom über das betreffende Feld insbesondere so steuerbar und/oder regelbar, dass sich bei höheren Drücken im Druckraum ein geringerer oder kein zusätzlicher Volumenstrom und bei geringeren Drücken im Druckraum ein höherer zusätzlicher Volumenstrom ergibt. In dem Fall, dass bei höheren Drücken kein zusätzlicher Volumenstrom mehr fließt, wird die betreffende Stützquelle also wie eine herkömmliche Stützquelle betrieben. Demgegenüber fließt bei niedrigen Kolbendrücken ein zusätzlicher Volumenstrom über die Stützquelle, was eine Erhöhung des Ölspaltes mit sich bringt und damit zu einer Verringerung der Reibleistung führt.there is the flowing through the second throttle additional volume flow over the concerned in particular so controllable and / or controllable that at higher To press in the pressure chamber a lesser or no additional volume flow and at lower pressures in the pressure room a higher additional Volume flow results. In the case that at higher pressures no additional Volume flow more flows, becomes the relevant source of support like a conventional one support source operated. In contrast, flows at low piston pressures additional Volume flow over the source of support, what an increase of the oil slit brings with it and thus to a reduction of the frictional loss leads.
Mit der geringeren Reibung und dem erhöhten Volumenstrom ergibt sich eine deutliche Reduzierung der sich einstellenden Öltemperatur im Rücklauf, wodurch die eingangs erwähnten negativen thermischen Effekte vermieden werden.With the lower friction and the increased volume flow results a significant reduction in the resulting oil temperature in the return, whereby the aforementioned negative thermal effects are avoided.
Die erfindungsgemäße Parallelschaltung aus einer festen Drosselstelle und einer elektrisch oder magnetisch steuerbaren Drosselstelle bringt überdies den Vorteil mit sich, dass bei eventuell auftretenden Fehlbeaufschlagungen der steuerbaren Drosselstelle es nicht zu einer Mischreibung zwischen den Stützquellen und dem rotierenden Walzenmantel kommen kann. Bei völlig verschlossenen elektrisch bzw. magnetisch steuerbaren Drosselstellen wird die Funktionsfähigkeit der Stützquellen unverändert erhalten.The inventive parallel circuit a fixed throttle and one electrically or magnetically controllable throttling point also brings with it the advantage that in case of possibly occurring faulty operations of the controllable throttle point it does not cause a mixed friction between the support sources and the rotating one Roll shell can come. At completely closed electrically or magnetically controllable throttle points becomes the functionality the support sources unchanged receive.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegeausgleichswalze, bei der die Stützquelle zumindest teilweise mit einem elektrorheologischen Fluid (ERF) betrieben wird, ist der durch die zweite Drosselstelle fließende zusätzliche Volumenstrom über ein elektrisches Feld variierbar. In diesem Fall kann in der zweiten Drosselstelle zur Erzeugung des elektrischen Feldes ein elektrischer Leiter, Kabel oder dergleichen angeordnet sein.at a convenient practical embodiment the bending compensating roll according to the invention, at the source of support operated at least partially with an electrorheological fluid (ERF) is, is the flowing through the second throttle additional Volume flow over an electric field variable. In this case, in the second Throttle for generating the electric field an electrical Be arranged conductor, cable or the like.
Vorteilhafterweise ist über ein die Viskosität des elektrorheologischen Fluids (ERF) bzw. Ferrofluids beeinflussendes Feld insbesondere auch der hydraulische Druck bzw. Druck im Druckraum variierbar. Dabei kann insbesondere eine Druckregelung vorgesehen sein.advantageously, is over a the viscosity of the electrorheological fluid (ERF) or ferrofluid influencing Field especially the hydraulic pressure or pressure in the pressure chamber variable. In particular, a pressure control can be provided be.
Grundsätzlich kann über ein die Viskosität des elektrorheologischen Fluids (ERF) bzw. Ferrofluids beeinflussendes Feld insbesondere auch der durch die erste Drosselstelle fließende Volumenstrom variierbar sein. Auch hierbei kann insbesondere wieder eine Volumenstromregelung vorgesehen sein.Basically, over a the viscosity of the electrorheological fluid (ERF) or ferrofluid influencing Field in particular also the flowing through the first throttle flow rate be variable. Again, in particular, a flow control be provided.
Es sind nun beispielsweise solche Ausführungen der Biegeausgleichswalze denkbar, bei denen die Stützquelle ausschließlich mit dem elektrorheologischen Fluid bzw. Ferrofluid betrieben ist.It Now, for example, such embodiments of the bending compensating roll conceivable in which the source of support exclusively is operated with the electrorheological fluid or ferrofluid.
Dabei können mehrere Stützquellen über eine gemeinsame Versorgungsleitung mit dem elektrorheologischen Fluid (ERF) bzw. Ferrofluid versorgt sein, in der der Systemdruck (z.B. Pumpendruck) gehalten wird.there can several sources of support over one common supply line with the electrorheological fluid (ERF) or ferrofluid, in which the system pressure (e.g. Pump pressure) is maintained.
Zwischen dem Druckraum einer jeweiligen Stützquelle und der gemeinsamen Versorgungsleitung ist bevorzugt jeweils eine Verbindungsleitung vorgesehen, in die eine Drosselstelle integriert ist, in der zur Erzeugung des Feldes beispielsweise ein elektrischer Leiter, Kabel oder dergleichen angeordnet ist.Between the pressure chamber of a respective support source and the common supply line is preferably provided in each case a connecting line, in which a throttle point is integrated, in which for generating the field, for example a electrical conductor, cable or the like is arranged.
Während die Viskosität eines jeweiligen elektrorheologischen Fluids (ERF) in der Regel über ein elektrisches Feld oder eine elektrische Spannung veränderbar ist, ist bei den ebenfalls einsetzbaren Ferrofluiden die Viskosität durch das Aufschalten eines entsprechenden Magnetfeldes veränderbar.While the viscosity a respective electrorheological fluid (ERF) usually via an electrical Field or an electrical voltage is changeable, is with the likewise Ferrofluids used the viscosity by the onset of a corresponding magnetic field changeable.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference closer to the drawing explained.
In
dieser Zeichnung zeigt die einzige Figur eine schematische, geschnittene
Teildarstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Biegeausgleichswalze
Im
vorliegenden Fall ist die Stützquelle
Dabei
kann über
das die Viskosität
des elektrorheologischen Fluids (ERF) bzw. Ferrofluids beeinflussende
Feld u.a. der hydraulische Druck variiert werden, wobei insbesondere
eine Druckregelung vorgesehen sein kann. Es sind mehrere, vorzugsweise
sämtliche
Stützquellen
Zwischen
dem Druckraum
Zudem
ist ein direkt mit dem Druckraum
Der
zur Druckregelung vorgesehene elektrische Regler ist vorzugsweise
außerhalb
der Walze
Im
vorliegenden Fall wird also vorzugsweise jede Stützquelle
Zur
Regelung des hydraulischen Drucks unter der Stützquelle
Wie
anhand der einzigen Figur zu erkennen ist, weist die hydrostatische
Stützquelle
Dabei
ist eine jeweilige Öltasche
Dabei
kann der durch die zweite Drosselstelle
Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird wieder ein elektrisches Feld erzeugt bzw. eine Spannung angelegt,
d. h. es wird auch hier wieder die Viskosität eines elektrorheologischen
Fluids (ERF) entsprechend beeinflusst. In einer jeweiligen zweiten Drosselstelle
Wie
bereits erwähnt,
kann jedoch beispielsweise auch ein Ferrofluid eingesetzt werden,
dessen Viskosität
dann über
ein entsprechendes magnetisches Feld entsprechend beeinflussbar
ist. In die zweiten Drosselstellen
Zur Unterdrückung unerwünschter Temperatureinflüsse können also Stützquellen, die von einem elektrorheologischen Fluid oder Ferrofluid durchströmt werden, besonders einfach umgestaltet bzw. weitergebildet werden. Neben den üblichen Kapillarbohrungen (erste Drosselstelle) ist für jede Öltasche wenigstens eine zweite Drosselstelle parallel geschaltet, durch die ein zusätzlich fließender Volumenstrom durch Aufschaltung eines elektrischen oder magnetischen Feldes vorzugsweise in Abhängigkeit vom anstehenden Kolbendruck gesteuert werden kann.to suppression undesirable temperature influences can so sources of support, which are flowed through by an electrorheological fluid or ferrofluid, be particularly easily transformed or further educated. Next the usual Capillary bores (first throttle) is at least a second for each oil pocket Throttle connected in parallel, through which an additional flowing volume flow by connecting an electric or magnetic field preferably depending on upcoming piston pressure can be controlled.
Bei hohen Kolbendrücken wird an den parallel geschalteten zweiten Drosselstellen zum Beispiel eine Spannung angelegt, die so hoch ist, dass kein oder nur eine geringe Menge elektrorheologischen Fluids durch die zweiten Drosselstellen fließt. In diesem Fall wird die Stützquelle wie eine herkömmliche Stützquelle betrieben.at high piston pressures is at the parallel-connected second throttle bodies, for example a Voltage applied that is so high that no or only a small one Amount of electrorheological fluid through the second orifices flows. In this case, the support source like a conventional source of support operated.
Bei niedrigen Kolbendrücken wird eine geringere Spannung angelegt, so dass ein zusätzlicher Volumenstrom über die Stützquelle abfließt. Dies führt zu einer Erhöhung des Ölspaltes und damit zu einer Verringerung der Reibleistung.at low piston pressures a lower voltage is applied, so that an additional volume flow over the support source flows. this leads to to an increase of the oil slit and thus to a reduction of the frictional loss.
Aufgrund der geringeren Reibung und des erhöhten Volumenstroms ergibt sich eine deutliche Reduzierung der sich einstellenden Öltemperatur im Rücklauf, wodurch die eingangs erwähnten negativen thermischen Effekte vermieden werden.by virtue of the lower friction and the increased volume flow results a significant reduction in the resulting oil temperature in the return, whereby the aforementioned negative thermal effects are avoided.
Die Parallelschaltung einer festen Drosselstelle und einer elektrisch oder magnetisch steuerbaren Drosselstelle bringt den Vorteil mit sich, dass bei eventuell auftretenden Fehlbeaufschlagungen der steuerbaren Drosselstelle es nicht zu einer Mischreibung zwischen den Stützquellen und dem rotierenden Walzenmantel kommen kann. Bei völlig verschlossenen, zum Beispiel elektrisch oder magnetisch steuerbaren zweiten Drosselstellen wird die Funktionsfähigkeit der Stützquellen unverändert erhalten.The Parallel connection of a fixed throttle point and an electrical or magnetically controllable throttle body brings with it the advantage itself, that in case of possible Fehlbeaufschlagungen the controllable Do not restrict it to a mixed friction between the support sources and the rotating roll shell can come. In completely closed, for example, electrically or magnetically controllable second throttle points becomes the functionality the support sources unchanged receive.
- 1010
- BiegeausgleichswalzeDeflection roll
- 1212
- Walzenmantelroll shell
- 1414
- Jochyoke
- 1616
- Stützquellesupport source
- 1818
- Versorgungsleitungsupply line
- 2020
- Druckraumpressure chamber
- 2222
- Verbindungsleitungconnecting line
- 2424
- Drosselstellerestriction
- 2626
- elektrischer Leiterelectrical ladder
- 2828
- DruckaufnehmerPressure transducer
- 3030
- Öltascheoil pocket
- 3232
- erste Drosselstellefirst restriction
- 3434
- zweite Drosselstellesecond restriction
- 3636
- Leiterladder
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